Fazer peças muito grandes sempre foi um problema na fabricação. Os moldes são caros, as ferramentas são lentas e aumentar a escala muitas vezes significa começar de novo. Materiais Perseu foi criado para mudar isso.
Nascido de Universidade de Stanforda Perseus está analisando como são feitas peças compostas muito grandes e resistentes, desde pás de turbinas eólicas até componentes de navios, combinando ideias de fabricação aditiva (AM) com química avançada e novos processos de fabricação.
“Não estamos tentando tornar a impressão 3D um pouco melhor”, disse Daniel Lee, cofundador e CEO da Perseus Supplies. 3DPrint.com. “Em primeiro lugar, estávamos perguntando por que existem algumas de suas principais limitações.”
Da Química de Stanford à Realidade da Manufatura
A Perseus foi fundada em 2022 por Daniel Lee e John Feist, ambos pesquisadores de Stanford. Lee fez pós-doutorado no departamento de química de Stanford, enquanto Feist period estudante de doutorado. Seu trabalho resultou em uma publicação em Química da Natureza e, eventualmente, à constatação de que tinham algo comercialmente significativo.
Daniel Lee, cofundador e CEO da Perseus Supplies.
“Trabalhamos juntos em alguns artigos”, disse Lee. “Foi quando percebemos não apenas que a tecnologia period diferente, mas que trabalhávamos bem juntos como cofundadores.”
Ao mesmo tempo, Lee observava de perto a indústria AM: “Não odeio a impressão 3D; ela definitivamente tem seus nichos. Mas, entre 2020 e 2022, vi o mundo ficar obcecado por ela e, então, lentamente, ficar desiludido”.
Para Lee, a indústria estava a concentrar-se fortemente em mais robótica, mais precisão, mais software program, sem abordar restrições mais profundas.
“Há um limite basic que os braços robóticos e o software program por si só não conseguem ultrapassar”, explicou ele.
Questionando o bico
Uma dessas restrições se tornou um ponto de virada para Perseus: “Começamos a fazer perguntas muito básicas. Por exemplo, por que os bicos de impressão 3D são circulares? Essa pergunta simples abriu um problema maior. Os bicos circulares são ótimos para detalhes, mas tornam a impressão lenta e introduzem defeitos camada por camada, especialmente quando as peças ficam grandes. Por definição, tornam as coisas lentas”, disse Lee. “E introduz defeitos.”
Em vez de refinar o bico, Perseu se aprofundou na química.
“Percebemos que a química em que estávamos trabalhando realmente resolvia muitos desses problemas, não apenas para a impressão 3D, mas para vários processos de fabricação de compósitos.”
O resultado foi uma abordagem completamente nova: mudar a forma como o calor se transfer através dos materiais e deixar que o próprio materials faça a maior parte do trabalho.
“Depois que demos esse salto – que poderíamos fazer o calor se mover de maneira muito diferente – de repente muitas limitações desapareceram”, disse ele.
Deixando a química fazer o trabalho pesado
Tradicional fabricação de compósitos depende de máquinas para fornecer calor e energia. Perseu faz o oposto. A dupla transferiu o fardo da máquina para a química. E no centro de Perseu tecnologia é um sistema de resina especializado que utiliza um fenômeno chamado polimerização frontal, um conceito conhecido há décadas, mas raramente usado na fabricação por ser muito difícil de controlar.
“Se você observar a cura de resinas normais, é como observar a tinta secar”, observou Lee. “Tudo cura lenta e uniformemente. Mas a resina de Perseus se comporta de maneira muito diferente; você pode literalmente ver o movimento da cura. Ela vai de zero por cento curada a 100 por cento curada, como uma onda se movendo através do materials.”
Esta abordagem permite que Perseus construa grandes estruturas compostas rapidamente, sem fornos enormes, moldes ou ferramentas que consomem muita energia.
“Estamos incorporando a energia no próprio materials”, disse Lee. “Então a máquina não precisa trazê-lo.”
Construído para escala, não para devices
A Perseus não vende impressoras, pelo menos não agora. O plano é vender componentes.
“O que os clientes entendem melhor hoje é a peça em si”, disse Lee. “Muitos não querem repensar todo o seu processo de fabricação; eles só querem uma peça que funcione.”
A empresa desenvolveu seu próprio sistema de fabricação modular, projetado especificamente para peças de grande porte. Algumas máquinas já podem produzir componentes de até 25 pés de comprimento, e o sistema foi projetado para escalar ainda mais.
“Nosso objetivo é muito simples”, observou Lee. “Queremos que os clientes nos liguem e digam: ‘Preciso desta peça de 80 metros, você pode fazer mil delas?’ E queremos poder dizer: ‘Sim, e você os terá em três dias, não em meses’”.
Neste momento, a Perseus está fechando seu primeiro piloto pago na indústria de energia eólica, produzindo um grande componente interno para uma pá de turbina eólica.
“Para o vento, esta é na verdade uma parte relativamente pequena, com cerca de 4,5 metros de comprimento”, ressaltou. “Mas esse é o nosso nicho. Coisas grandes.”
Por que vento, navios e construção
Perseus originalmente tinha como alvo a construção, mas mudou temporariamente o foco.
“Os compósitos ainda não estão totalmente incluídos nos códigos de construção. Essa aceitação está chegando, mas leva tempo. As pás das turbinas eólicas, no entanto, já são estruturas compostas e estão ficando maiores a cada ano. Isso fez do vento um primeiro passo pure.”
A partir daí, a construção naval rapidamente apareceu.
“Em alto nível, uma lâmina e um navio são muito semelhantes”, disse Lee. “Ambos são estruturas compostas grandes e curvas. Em muitas dessas aplicações, o peso é menos importante do que o custo, a velocidade e o prazo de entrega. Se pudermos fazer algo mais barato e mais rápido, mesmo que não seja ‘perfeito’, há muitos lugares onde isso ainda ganha.”
Ao contrário de muitas empresas de compósitos, a Perseus não está focada em fabricar o materials mais forte ou mais leve possível. Em vez disso, a empresa prioriza a facilidade e rapidez de fabricação de um materials. Mesmo que um composto Perseus tenha um desempenho pior do que o aço em algumas áreas, ainda pode fazer sentido se for mais barato e rápido de construir.
“Se for mais barato, mais rápido de construir e mais fácil de montar, isso pode ser mais importante.”
Lee também desafia a forma como os fabricantes pensam sobre os materiais: “É uma loucura para mim retirar algo do solo e pensar que deveria ser mais fácil de trabalhar do que um materials que projetamos do zero”, disse ele. “Com materiais sintéticos, deveríamos ser capazes de lhes dizer como se comportar.”
Não apenas mais uma startup de impressão 3D
Lee não pensa na Perseus como uma empresa pura de impressão 3D.
“Sinceramente, não me importo com o materials que usamos”, disse Lee. “Se pudéssemos fazer isso com aço, faríamos. Mas o aço não funciona bem e não podemos dizer a ele o que fazer, ao contrário de nossas resinas. Isso nos permite construir grandes estruturas esqueléticas com compósitos e depois finalizá-las com quaisquer materiais que façam sentido.”
Para Lee, Perseus não é um projeto paralelo ou um interest. Na verdade, ele deixou Stanford cedo para trabalhar em tempo integral. Ele disse que focar na pesquisa acadêmica não period seu objetivo.
“Isso foi muito emocionante”, ele exclamou.
Após dois anos de validação, financiada principalmente pelo Departamento de Energia, NSFe ARPA-EPerseus entrou oficialmente no centro das atenções em meados de 2024, incluindo sua estreia no Fórum de tecnologia Roadrunner.
“Agora a prova de conceito funciona”, concluiu Lee. “A questão não é mais como isso funciona, mas sim como aumentar a escala o mais rápido possível.”
Se a Perseus tiver sucesso, poderá remodelar a forma como algumas das maiores estruturas do mundo são feitas, não através da impressão camada por camada, mas deixando a química liderar o caminho.
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